ĐỒ ÁN mẫu Bê tông cốt thép (ĐHBK HCM)

Đồ án Bê tông cốt thép................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN :

L1

(m)

L2

(m)

pc

(kN/m2)

γf,p Bêtông B15

(MPa)

Cốt thép Cốt đai

d ≤ 10 (Mpa)

Cốt dọc

d ≥ 10 (MPa)

Rb = 8.5

Rbt = 0.75

γb = 1

Rs = 225

Rsw = 175

Rs = 280

Rsw = 225

Các lớp cấu tạo sàn như sau :

Gạch ceramic δg = 10 mm γg = 20kN/m3 γf = 1.2

Bêtông cốt thép δb = hb γbt = 25 kN/m3 γf = 1.1

2 BẢN SÀN :

2.1 Phân loại bản sàn :

Xét tỉ số 2 cạnh ô bản L2 L1 = 5.62.2 >2, nên bản thuộc loại bản dầm, bản làm việc theo một phương cạnh ngắn

2.2 Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn :

Xác định sơ bộ chiều dày của bản sàn :

hb = m D L1 = 301 x 2200 = 73 mm ≥ hmin = 60 mm

Chọn hb = 80 mm

Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ :

hdp = ( 121 - 161 )Ldp = ( 121 - 161 )x5600 = 467 – 350 mm Chọn hdp = 500 mm

bdp = ( 12− 1

4 )hdp = ( 12− 1

4 )x500 = 250 – 125 mm Chọn bdp = 200 mm

Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính :

hdc = (18− 1

12 )Ldc = ¿ )x6600 = 825 – 550 mm Chọn hdc = 750 mm

bdc = ( 12− 1

4)hdc = ( 12 - 14 )x750 = 375 – 187.5 mm Chọn bdc = 300 mm

2.3 Xác định tải trọng :

2.3.1 Tĩnh tải :

Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn :

gs = Σ(ng,i x γi x δi )

ng,i = hệ số tin cậy về tải trọng ( hệ số vượt tải ) của lớp thứ i;

γi = trọng lượng riêng của lớp thứ i;

δi = chiều dày của lớp thứ i;

Cấu tạo sàn : _ Gạch ceramic

_ Vữa lót

_ Bêtông cốt thép

_ Vữa trát

Lớp sàn δ (mm) γ (kN/m3) gs c (kN/m2) n gs (kN/m2)

2.3.2 Hoạt tải :

Hoạt tải tính toán :

ps = γf,p x pc = 1.2 x 9 = 10.8 kN/m2

2.3.3 Tổng tải :

Tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn ứng với dải bản có chiều rộng b = 1 m:

qs = (gs + ps ) x b = (3.168 + 10.8) x 1 = 13.968 kN/m2

3 DẦM PHỤ :

3.1 Xác định tải trọng :

3.1.1 Tĩnh tải :

Trọng lượng bản thân dầm phụ :

g0 = ng x γbt x bdp x (hdp – hb) = 1.1x25x0.2x(0.5-0.08) = 2.310 kN/m2

Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào :

g1 = gs x L1 = 3.168 x 2.2 = 6.970 kN/m2

Tổng tĩnh tải :

gdp = g0 + g1 = 2.310 + 6.970 = 9.280 kN/m2

3.1.2 Hoạt tải :

Hoạt tải tính toán từ bản sàn truyền vào dầm phụ :

pdp = ps x L1 = 10.8 x 2.2 = 23.760 kN/m2

3.1.3 Tổng tải :

Tải trọng tổng cộng :

qdp = gdp + pdp = 9.280 + 23.760 = 33.040 kN/m2

4 DẦM CHÍNH :

4.1 Sơ đồ tính :

Nhịp tính toán lấy theo khoảng cách từ trục đến trục , cụ thể như sau :

L= 3L1 = 3 x 2200 = 6600 mm

4.2 Xác định tải trọng :

Tải trọng từ bản sàn truyền lên dầm phụ rồi từ dầm phụ truyền lên dầm chính dưới dạng lực tập trung

11001100

So

2200

200

4.2.1 Tĩnh tải :

Trọng lượng bản thân dầm chính :

G0 = ng x γbt x bdc x S0

= 1.1x25x0.3x((0.75–0.08)x2.2 – (0.5-0.08)x0.02) = 11.468 kN/m2

Từ dầm phụ truyền lên dầm chính :

G1 = gdp x L2 = 9.280 x 5.6 = 51.966 kN/m2

Tĩnh tải tính toán :

G = G0 + G1 = 11.468 + 51.966 = 63.433 kN/m2

4.2.2 Hoạt tải :

Từ dầm phụ truyền lên dầm chính :

P = pdp x L2 = 23.760 x 5.6 = 133.056 kN/m2

4.3 Xác định nội lực :

4.3.1 Biểu đồ bao momen :

4.3.1.1 Các trường hợp đặt tải :

4.3.1.2 Xác định biểu đồ momen cho từng trường hợp đặt tải :

Tung độ của biểu đồ momen tại tiết diện bất kì của từng trường hợp đặt tải được xác định theo công thức :

MG = α x G x L = αx63.433 x 6.6 = 418.6578 x α

MP = α x P x L = αx133.056 x6.6 = 879.1696 x α

α – hệ số tra phụ lục

Tiết diện

Sơ đồ

MG

0.238 99.6

0.143 59.9

-0.286 -119.7

0.079 33.1

0.111 46.5

-0.190 -79.5

MP1

0.286 251.2

0.238 209.0

-0.0143 -125.6

-0.127 -111.5

-0.111 -97.5

-0.095 -83.4

MP2

-0.048 -42.2

-0.095 -83.4

-0.143 -125.6

0.206 180.9

0.222 195.0

-0.095 -83.4

-0.321

-0.048 -42.2

MP4

-0.031 -27.2

-0.063 -55.3

-0.095

-0.286 -251.2

0.036

-0.143 -125.6

-0.190 -166.9 -84.9 -0.7

0.095 83.4

99 6 59.9

119.7

79.5

8 3 4

1 1 1 5

125 6

83 4

42 2

8 3 4

42 2

1 7 0 6

9 0 7

2 8 1 9

1 0 4 8

1 9 8 8

83 4

25 1 2

125.6 73.2

20.8 31.6

21.1 10.5

1 6 6 9

8 4 9

0 7

83 4

4.3.1.3 Xác định biểu đồ bao momen :

Tiết diện

Momen

M1 = MG + MP1 350.8 268.9 -245.3 -78.5 -51.0 -163.0

M2 = MG + MP2 57.5 -23.6 -245.3 214.0 241.4 -163.0

M3 = MG + MP3 298.4 164.7 -401.6 123.8 217.1 -121.7

M4 = MG + MP4 72.4 4.5 -203.2 186.5 143.9 -330.7

M5 = MG + MP5 110.1 81.0 -88.1 12.3 -26.7 -205.1

M6 = MG + MP6 336.7 241.4 -286.6 -51.8 45.8 3.9

350.8

268.9

401.6

330.7

4.3.1.4 Xác định momen mép gối :

4.3.2 Biểu đồ bao lực cắt :

4.3.2.1 Xác định biểu đồ lực cắt cho từng trường hợp tải:

Tính và vẽ biểu đồ lực cắt :

Ta có quan hệ giữa momen và lực cắt : ”Đạo hàm của momen chính là lực cắt”

Vậy ta có: M’ = Q = tgα

Xét 2 tiết diện a và b cách nhau 1 đoạn x, chênh lệch momen của 2 tiết diện là ΔM M

=Ma - Mb Do đó lực cắt giữa 2 tiết diện đó là : Q = ΔMM x

Đoạn

Sơ đồ

4.3.2.2 Xác định biểu đồ bao lực cắt:

Đoạn

Lực cắt

Q1 = QG + QP1 159.3 -37.1 -233.7 75.9 12.4 -51.0

Q2= QG + QP2 26.3 -37.1 -100.6 208.9 12.4 -184.1

Q3= QG + QP3 135.6 -60.8 -257.4 229.0 42.5 -154.0

Q4 = QG + QP4 32.7 -30.7 -94.2 177.3 -19.3 -215.7

Q5 = QG + QP5 50.1 -13.3 -76.8 45.8 -17.7 -81.1

Q6= QG + QP6 153.1 -43.4 -239.9 107.6 44.1 -19.3

159.3

60.8

239.9

229.0

44.1 19.3

215.7

4.4 Tính cốt thép :

4.4.1 Cốt dọc :

a) Tại tiết diện ở nhịp :

Tương ứng với giá trị momen dương, bản cánh chịu nén, tiết diện tính otasn là tiết diện chữ T

Xác định Sf :

Sf ≤ { 16x(3 L1)= 1

6x (3 x 2200)=1100 mm 1

2x(L2 −b dc)= 1

6 x h ' f=6 x 80=480 mm

Chọn Sf = 480 mm

Chiều rộng bản cánh :

b’f = bdc + 2Sf = 300 + 2x480 = 1260 mm

Kích thước tiết diện chữ T (b’f = 1260 mm; h ' f = 80; b = 300; h = 750 mm)

Xác định vị trí trục trung hòa:

Giả thiết anhịp = 50 mm → h0 = h – anhịp = 750 -50 =700 mm

Mf =γbRbb’fh’f( h0 - h ' f

2 )

=8.5.103 x 1.26 x 0.08 x (0.4 -0.082 ) = 565.488 kNm

Nhận xét: M < Mf nên trục trung hòa qua cánh, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật b’f x hdc = 1260 x 750 mm

b) Tại tiết diện ở gối:

Tương ứng với giá trị momen âm, bản cánh chịu kéo, tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdc x hdc = 300 x 750 mm

Giả thiết agối = 80 mm → h0 = h – agối = 750 – 80 = 670 mm

Kết quả tính cốt thép :

(kNm)

(mm2)

μ (%)

Chọn cốt thép

(mm2) Nhịp biên

(1260x750)

Gối 2

(300x750)

365.7 8

Nhịp giữa

(1260x750)

Gối 3

(300x750)

297.8 3

Lưu ý: Sử dụng momen mép gối để tính cốt thép cho tiết diện gôi; do dầm chính tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều điện hạn chế αm ≤ αR = 0.439

Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

μmin = 0.05% ≤ μ = A s

b h0 ≤ μmax = ξR

γ b R b

R s = 0.65 x 2808.5 = 2.0%

4.4.2 Cốt ngang :

Lực cắt lớn nhất tại gối: Q A = 159.3 kN, Q B tr = 239.9 kN, Q B ph = 229.0 kN và Q C = 215.7 kN

Kiểm tra điều kiện tính toán:

φb3 (1 + φf + φn)×γγb Rbt bho= 0.6×γ(1+0+0)×γ0.75.103×γ0.3×γ0.67 = 90,45 kN Q   b3 (1      f n ) R bh b bt o

 Bêtông không đủ chịu cắt, cần phải tính cốt ngang (cốt đai và cốt xiên) chịu lực cắt

Chọn cốt đai d8(asw = 50 mm2), số nhánh cốt đai n = 2

Xác định bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

sct ≤{h3=

750

500mm

Chọn s = 200 mm bố trí trong đoạn L1

Kiểm tra :

4

s sw

b





w1 b1 b b o

3

0,3 1,076 0,915 8.5.10 0,3 0,67 504,6 kN

  

Q 0,3    w1 b1 bR bhb o

Kết luận: dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính

Khả năng chịu cắt của cốt đai:

sw sw sw

R na 175 2 50

 

kN/m Khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông:

2

Q 4 (1 ) R bh q

4 2 (1 0 0) 0.75 10 0,3 0,67 87,5

265,9 kN

      

         



 QA,B,C < Qswb: không cần tính cốt xiên chịu cắt cho gối A , gối B và gối C, nếu có cốt xiên chỉ là do uốn cốt dọc lên để chịu momen

Bố trí cốt dai cho đoạn dầm giữa nhịp :

b1 1 bRb 1 0,01 8,5 0,915

       

sct ≤ {3 h4 =

3 x 750

500 mm

Chọn s = 500 mm bố trí trong đoạn L1 = 2200 giữa dầm

4.4.3 Cốt treo

Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:

F = P + G – G0 = 133.056 + 63.433 – 11.468 = 185.022 kN

Sử dụng cốt treo dạng đai , chọn d10(asw = 79 mm2) Số lượng cốt treo cần thiết:

m ≥ F (1−

h s

h o)

n a sw R sw

= 185.022×10

3

2× 79× 175

= 4.8

chọn m= 6 đai bố trí mỗi bên dầm phụ 3 đai, trong đoạn hs= 200 mm

=>khoảng cách giữa các cốt treo 50 mm

4.5 Biểu đồ vật liệu :

4.5.1 Tính khả năng chịu lực của tiết diện:

- Tại tiết diện đang xét, cốt thép bố trí có diện tích As

- Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép dọc ao,nhịp = 25 mm và ao,gối = 40 mm; -khoảng cách thông thủy giữa hai thanh thép theo phương chiều cao dầm t = 30 mm

- Xác định ath  hoth = hdp  ath

- Tính khả năng chịu lực theo các công thức sau:

s s

R A

R bh

         



Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau:

(mm 2 )

a th

(mm)

h 0th

(mm)

(kNm)

ΔM M (%) Nhịp biên

(1260x750) Uốn 2d20, còn 4d206d20

Uốn 2d20, còn 2d20

1885 1257 628

52 35 35

698 715 715

0.071 0.046 0.023

0.068 0.045 0.023

355.6 245.9 124.3

1.30

Gối B

bên trái

(300x750)

8d20 Uốn 2d20, còn 6d20 Cắt 2d20, còn 4d20 Uốn 2d20, còn 2d20

2513 1885 1257 628

75 67 75 50

675 683 675 700

0.409 0.303 0.204 0.099

0.325 0.257 0.184 0.094

377.9 306.0 213.3 117.0

3.20

Gối B

bên phải

(300x750)

Uốn 2d20, còn 6d20 Cắt 2d20, còn 4d20 Cắt 2d20, còn 2d20

1885 1257 628

83 75 50

667 675 700

0.031 0.204 0.31

0.262 0.184 0.094

297.2 213.3 117.0 Nhịp 2

(1260x750)

4d20 Uốn 2d20, còn 2d20

1257 628

35 35

715 715

0.046 0.023

0.045 0.023

245.9 124.3

1.80

Gối C

(300x750)

6d20 Uốn 2d20, còn 4d20 Cắt 2d20

1885 1257 628

67 62 50

683 688 700

0.303 0.201 0.099

0.257 0.181 0.094

306.0 217.7 117.0

2.67

4.5.2 Xác định tiết diện cắt lí thuyết :

-Vị trí tiết diện cắt lý thuyết, x, được xác định theo tam giác đồng dạng

-Lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, Q, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao momen 4.5.3 Xác định đoạn kéo dài W :

Đoạn kéo dài W được xác định theo công thức :

W = 0.8 Q−Q s , inc

2 q sw + 5d ≥ 20d Trong đó :

Q – lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao momen;

Qs,inc – khả năng chịu cắt của cốt xiên nằm trong vùng cắt bớt cốt dọc

Qs,inc = Rs,incAs,incsinα;

qsw – khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết, qsw = R sw n a sw

cốt đai d8@200 thì qsw = 175 x 2 x 50200 = 87.5 kN/m;

d – đường kính cốt thép được cắt

Kết quả tính toán các đoạn W :

Tiết

diện

Thanh thép

x (mm )

Q (kN)

As.imc

(mm2)

Qs,inc

(kN)

qsw

(kN/m)

Wtính

(mm)

20d (mm )

Wchọn

(mm)

Gối

B

bên

trái

6, 7

(1d20,

1d20)

732 257

4

Gối

B

bên

phải

2 (2d20)

3 (2d20)

788 1692

229

0 78.5

628 0

120.2 0

87.5 87.5

459.8 458.9

400 400

462 473

Gối

C

bên

trái

6, 7

(1d20,

1d20)